Способ закладки выработанного пространства при щитовой системе разработки месторождений полезных ископаемых и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК E21F15/00 

Предполагаемое изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства.

Известен способ закладки выработанного пространства при щитовой системе разработки, заключающийся в подаче сыпучего материала с вентиляционного u)fpeK§ в выработанное пространство, образуемое при выемке угля и опускании щитового перекрытия 1.

Недостатком известного способа является низкая несущая способность закладочного массива из-за его пересыпанйя бслед за опусканием щитового перекрытия от вентиляционного до откаточного горизонта, вследствие чего могут возникнуть негативные последствия, а именно:

-тяжелые условия поддержания подготовительных выработок;

-возможность обрыва кровли, после чего дальнейшее заполнение выработанного пространства закладочным материалом станет неуправляемым..

Перечисленные недостатки могут привести к снижению безопасности ведения горных работ из-за возможности обрушения закладочного массива, в случае его зависания, что приведет к деформации щитовой крепи.

Известен способ закладки выработанного пространства при разработке мощных крутых угольных пластов наклонными слоями по простиранию с применением механизированных комплексов, включающий закладку выработанного пространства

« XI

О

СА) О VJ

00

дробленой породой и укрепление ее твердеющим материалом по мере выемки угля (2).

Недостатком указанного способа является низкая эффективность возводимой твердой опоры, так как для образования стенки из твердеющих материалов необходимо достаточное пространство между закладочным массивом и ограждением механизированной крепи, и как следствие этого невозможность применения указанного способа для отработки крутого пласта по падению с одновременной закладкой выработанного пространства.

Известен способ закладки выработанного пространства при щитовой системе разработки, заключающийся в возведении опорных полос из твердеющего материала в выработанном пространстве, путем послойной укладки твердеющего закладочного материала, а после опускания щитового перекрытия до откаточного горизонта, выработанное пространство, между опорными полосами, заполняют закладочным материалом (3).

Однако он имеет следующие недостатки:

-несовмещенность работ по возведению опорных полос и заполнению выработанного пространства между ним и закладочным материалом, что может привести к обрушению его незакрепленной части и дальнейшее ведение закладочных работ станет невозможным;

-возможность засорения каналов для подачи твердеющего материала сверху вниз для послойного образования опорной полосы и как следствие этого может возникнуть остановка в процессе наращивания опорной полосы.

Эти недостатки могут привести к снижению безопасности ведения горных работ, так как они повлекут за собой увеличение горного давления на вспомогательные выработки и призабойное пространство

Целью изобретения является повышения безопасности ведения горных работ за счет увеличения плотности закладочного массива и его несущей способности, а также за счет совмещения операций по возведению твердых ограждений и заполнению их закладочным материалом.

Поставленная цель достигается тем, что по мере опускания щитового перекрытия от вентиляционного до откаточного горизонта, в выработанном пространстве возводится закладочный массив в виде ограждений из твердеющего материала и дробленой породы между ними, причем закладочный массив возводят путем периодической подачи за щитовое перекрытие, после его посадки

на шаг возведения закладочной полосы, дробленой породы, уплотнения ее и инъек- тирования в уплотненную породу твердею- щего материала с формированием

ограждений и породных спусков, причем последние заполняют дробленой породой после опускания щитового перекрытия к откаточному горизонту.

Устройство для осуществления способа

0 закладки выработанного пространства при щитовой системе разработки месторождений полезных ископаемых, включающее трубопровод закладочного материала и щиты, прикрепленные одним концом к щитово5 му перекрытию, эти щиты снабжены силовыми элементами и форсунками для инъекции твердеющего материала, при этом силовые элементы одним концом шарнирно прикреплены к щитовому перекрытию, а

0 другим - к верхним частям щитов, форсунки размещены на щитах на стороне, противоположной креплению силовых элементов и на щитовом перекрытии между указанными сторонами щитов, причем щиты прикрепле5 ны к щитовому перекрытию шарнирно с возможностью соприкосновения свободных концов.

Предлагаемый способ закладки выработанного пространства на крутых угольных

0 пластах и устройство для его осуществления по сравнению с известными позволяет повысить безопасность ведения горных работ за счет совмещения операций по возведению твердых ограждений и заполнению вы5 работанного пространства закладочным материалом с последующим его уплотнением и закреплением, что позволит увеличить несущую способность закладочного массива и снизить проявление горного давления

0 на вспомогательные выработки и призабойное пространство щитовых лав.

Способ закладки выработанного пространства осуществляется путем послойного заполнения части выработанного

5 пространства дробленой породой, уплотнения ее и инъектирования в уплотненную породу твердеющего материала для формирования твердых ограждений и породных спусков, причем подача дробленой

0 породы осуществляется в противоположные стороны под углом к оси ее засыпки.

Реализация способа возможна при применении устройства для подачи в выработанное пространство закладочного

5 материала включающее в себя трубопровод закладочного материала и щиты, прикрепленные одним концом к щитовому перекры- тию, эти щиты снабжены силовыми элементами и форсунками для инъекции твердеющего материала, при этом силовые

элементы одним концом шарнирно прикреплены к щитовому перекрытию, а другим - к верхним частям щитов, форсунки разме- щены на щитах на стороне, противоположной креплению силовых элементов и на щитовом перекрытии между указанными сторонами щитов, причем щиты прикреплены к щитовому перекрытию шзрнирно с возможностью соприкосновения свободных концов.

Заявляемый способ закладки выработанного пространства на крутых угольных пластах соответствует критерию существенные отличия, поскольку по сравнению с прототипом и известными аналогичными решениями, указанными в формуле изобретения, новые признаки неизвестны и обуславливают возможность безопасного и эффективного ведения горных работ.

На фиг. 1 изображена схема закладки (вид в плоскости пласта); на фиг. 2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 - узел I на фиг. I, устройство для транспортировки закладочного материала в выработанном пространстве.

При монтаже щитового агрегата 1, завальное ограждение герметизируется и на нем устанавливаются форсунки 2 для подачи в выработанное пространство твердею- щего материала. На завальном ограждении крепи так же монтируются устройства 3 для транспортировки и уплотнения дробленой породы.

Устройство 3 состоит из двух щитов 4 шарнирно закрепленных одними концами к завальному ограждению крепи щитового агрегата 1 и оборудованных силовыми элементами 5, например гидродомкратами, которые крепятся одними концами к ограж- дению крепи, а другими к щитам 4, на уровне превышающем середины их длин. На наружных поверхностях щитов 4 устанавливаются форсунки б для подачи твердеющего материала в закладочный массив.

Возведение закладочного массива осуществляется по мере отработки выемочного столба по падению следующим образом.

После посадки щитовой крепи на шаг возведения закладочной полосы с вентиля- ционного-горизонта подается дробленная порода, которая транспортируется по пневмопроводу 8 и выпускается через боковые выпуски 9 в выработанное пространство по породным спускам 12. Боковые выпуски 9 располагаются на вентиляционном горизонте напротив устройств 3 предназначенных для транспортировки закладочного материала. В момент подачи порции закладочного материала, щиты 4 устанавливаются в форме треугольника и дробленая порода накапливается во внешнем пространстве его боковых сторон. После того, как дробленая порода достигнет уровня равного вершине треугольника, подача закладочного материала прекращается и гидродомкраты 5 приводят в движение щиты 4 которые транспортируют дробленую породу в противоположные направления под углом к оси ее засыпки, после чего возвращаются в исходное положение.

После того как часть выработанного пространства, заключенного между твердым ограждением 7 и завальным ограждением щитовой крепи, полностью заполняется закладочным материалом 10, он уплотняется и в него подается твердеющий материал через форсунки 2, которые расположены на Запальном ограждении щитовой крепи и через форсунки 6 расположенных на толкующих поверхностях щитов 4, которые в этот момент устанавливаются в вертикальное положение. Твердеющий материал подается в закладочный материал для образования горизонтальных 7 и верти кальных 11 ограждений, что приводит к фор- мированию устойчивого закпадочного массива, состоящего из дробленой породы 10 и ограничивающих ее горизонтальных 7 и вертикальных 11 ограждений из твердеющего материала.

После затвердевания горизонтального и вертикального ограждений, щиты 4 устанавливаются в исходное положение и щитовая крепь садится на шаг возведения закладочного массива, после чего технологический процесс закладки выработанного пространства щитовой лавы повторяется вплоть до отработки выемочного столба.

После того как весь выемочный столб отработан, породные спуски 12, которые образуются в результате ведения закладочных работ, полностью заполняются закладочным материалом.

Способ закладки выработанного пространства при щитовой системе разработки позволяет по сравнению с прототипом, который принят за базовый образец, повысить безопасность ведения горных работ за счет:

-совмещения работ по формированию твердых ограждений (е прототипе - опорных полос) и закладки выработанного пространства, что позволит ликвидировать возможность обрушения и уменьшит интенсивность опускания пород кровли;

-повышения несущей способности закладочного массива, так как он оконтурен твердыми ограждениями, препятствующими перемещению закладочного материла

по всей высоте вынимаемого столба вслед за подеиганием щитового агрегата;

-повышения полноты заполнений выработанного пространства закладочным материалом вследствие уплотнения закладочного массива с помощью устройств для его транспортировки;

-повышения надежности технологии ведения закладочных работ за счет механизации процесса транспортировки закладоч- ного материала в выработанном пространстве.

Экономический эффект от использования предлагаемого способа обеспечивается за счет исключения затрат на специальную опалубку, необходимую для формирования устойчивых ограждений.

Экономический эффект достигается также за счет оставления породы в щахте и снижения затрат на ремонт поверхностных зданий и сооружений.

Применение предлагаемого способа закладки выработанного пространства при щитовой системе разработки позволит производить выемку угля под охраняемыми по- верхностными объектами.

Формула изобретения 1, Способ закладки выработанного пространства при щитовой системе разработки месторождений полезных ископаемых, включающий возведение, по мере опускания щитового перекрытия от вентиляционного до откаточного горизонта,

закладочного массива в виде ограждений из твердеющего материала и дробленой породы между ними, отличающийся тем, что. с целью повышения безопасности ведения горных работ, закладочный массив возводят путем периодической подачи за щитовое перекрытие после его посадки на шаг возведения закладочной полосы, дробленой породы, уплотнения ее и инъектиро- вания s уплотненную породу твердеющего материала с формированием ограждений и породных спусков, причем последние заполняют дробленой породой после опускания щитового агрегата к откаточному горизонту.

2, Устройство для закладки выработанного пространства при щитовой системе разработки месторождений полезных ископаемых, включающее трубопровод закладочного материала и щиты, прикрепленные одной стороной к щитовому перекрытию, отличающееся тем, что оно снабжено силовыми элементами и форсунками для инъекции твердеющего материала, при этом силовые элементы одним концом шарнирно прикреплены к щитовому перекрытию, а другим - к верхним частям щитов, форсунки размещены на щитах на стороне, противоположной креплению силовых элементов, и на щитовом перекрытии между указанными сторонами щитов, причем щиты прикреплены к щитовому перекрытию шарнирно с возможностью соприкосновения свободных сторон.

Сущность изобретения: закладочный массив возводят, периодически подавая за щитовое перекрытие после его посадки на шаг возведения закладочной полосы дробленой породы. После уплотнения породы в нее инъектируют твердеющий материал, формируя ограждение массивам породных спусков, которые заполняют дробленой породой после опускания щитового агрегата к откаточному горизонту. Для этого к щитовому перекрытию прикреплены щиты шарнир- но с возможностью соприкосновения свободных сторон, а к верхним частям щитов - силовые элементы. Другие концы силовых элементов присоединены шарнирно к щитовому перекрытию. Форсунки для инъ- ектирования твердеющего материала размещены на щитах на стороне, противоположной креплению силовых элементов, и на щитовом перекрытии между указанными сторонами щитов. 2 н з.п. ф-лы, 3 фиг. СО с

8

А-А

Фиг. 2

Фиг.З